[发明专利]一种光学衍射模拟方法及其装置

说明书

一种新型的光学衍射模拟方法，1）激光器发出λ₀的激光，并照明衍射物体；2）移动滑轨，调节光强探测器与衍射物体之间的衍射距离z，使z=λZ/λ₀；其中，λ为待模拟光源的波长，Z为待模拟的衍射距离，λ₀为激光器的波长；3）用光强探测器记录下衍射图样，该衍射图样即可模拟光源波长为λ、衍射距离为Z时待测样品的衍射图样。以及一种新型的光学衍射模拟装置，激光器、准直扩束器、待测样品、探测器轴向依次设置，待测样品安装在载物台上，使得激光器发出的平行光束经准直扩束器扩大后，垂直通过待测样品，并射入探测器的工作面；探测器通过带有刻度的滑轨安装在可移动平台上。本发明在衍射物体未知的情况下，仍可完成衍射模拟过程。

技术领域

本发明涉及光学衍射模拟技术领域，具体涉及一种光学衍射模拟方法及其装置。

背景技术

随着计算机技术的发展以及快速傅里叶变换算法的诞生现，在已知初始光场的情况下，人们可以准确的计算出任意波长的光在任意距离处的衍射图样。闻名于世的相位恢复算法[Opt. Lett. 3,27-29 (1978)]、相干衍射成像方法[Opt. Express 22, 12513–12523 (2014)，Optica 30, 9-14(2016), Nature 467, 436–439 (2010)]以及数字全息技术[Opt. Lett. 31,1414-1416, (2006); Opt. Lett. 34, 250-252, (2009)]都是基于衍射过程的计算机模拟技术而发展起来的。然而，虽然计算来进行光学衍射模拟方法有着巨大的优势，但也存在一定的巨大的瓶颈。例如，当初始光场未知（或物体的透过率函数未知的情形下），我们就无法应用计算机模拟的方法获取物体的衍射图样。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种光学衍射模拟方法及其装置。该发明与目前计算机光学模拟方法相比，优势在于，无需事先知道物体的透过率低函数分布；操作简单便捷，只需调节探测器与CCD的距离，直接拍摄得到物体的衍射图样即可。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种光学衍射模拟方法，用一种波长的光（波长为λ₀）的衍射过程来模拟其他任意波长的光的衍射过程，整个模拟过程包括以下步骤：

1）激光器发出波长为λ₀的激光，并照明衍射物体；

2）移动滑轨，调节光强探测器与衍射物体之间的衍射距离z，使z=λZ/λ₀；其中，λ和Z分别为待模拟衍射过程所对应的波长和衍射距离，λ₀为新型的光学衍射模拟方法中所采用的激光器波长；

3）用光强探测器记录下衍射图样，该衍射图样即为波长为λ、衍射距离为Z的衍射图样。

所述激光器波长λ₀可以任意选取。

所述激光器选自氦氖激光器、半导体激光器或者固体激光器。

衍射距离调节必须等于λZ/λ₀。

以及一种新型的光学衍射模拟装置，包括激光器和探测器，其特征在于，激光器、准直扩束器、待测样品、探测器轴向依次设置，待测样品安装在载物台上，使得激光器发出的平行光束经准直扩束器扩大后，垂直通过待测样品，并射入探测器的工作面；探测器通过带有刻度的滑轨安装在可移动平台上。

所述探测器为CCD图像传感器。

所述可移动平台为一维可移动平台，探测器仅能在可移动平台的滑轨内沿着入射光线的轴向移动。

本发明与现有的发明相比存在以下优点：